遥感技术的目的是为了获得地物的几何属性和物理属性。原始的遥感图像并不能地提供实现这个目的所需的准确而完备的条件。为了实现这个目的，原始遥感影像需要经过图像处理，来消除成像过程中的误差，改善图像质量。
遥感图像处理包括以下几个阶段：图像的校正（预处理），图像的变换，图像的增强，图像的分类。所采用的手段有：光学图像处理和数字图像处理两种方法。
4.1.1 颜色视觉
电磁波谱中0.38μm至0.76μm的波段称作可见光谱。这是因为这一区间的电磁辐射能够引起人的视觉。如0.7μm为红色，0.58μm为黄色，0.51μm为绿色，0.47μm为蓝色等，这一部分加上紫外和红外部分来自于原子与分子的发光辐射，称为光学辐射，但一般情况下，紫外线产生疼痛感，红外线产生灼热感，都不会使人的视觉产生如颜色、形状等的视觉印象。严格地说，只有能够被眼睛感觉到的、并产生视觉现象的辐射才是可见辐射或可见光，简称光。
1.亮度对比和颜色对比
亮度对比：视场中对象与背景的亮度差与背景亮度之比，C=（L对象-L背景）/L背景。选择适宜的对象及背景的亮度，可以提高对比，从而提高视觉效果。同样的观察图像，当背景较亮时，感觉不太亮。当背景很暗时，会感觉亮度提高了，就是亮度对比的效果。在遥感图像中，亮度对比主要用于单色黑白影像，但是很难说明哪个是背景，哪个是对像。这时亮度对比就变成两个或多个对像之间的对比，即亮度对比 C＝ΔL对像/ L对像。
颜色对比：在视场中，相邻区域的不同颜色相互影响。受视觉影响很大(所有颜色都是对某段波长有选择地反射而对其它波长吸收的结果)；两种颜色互相影响的结果，使每种颜色向其影响色的补色变化。两种颜色的边界，对比现象更加明显。在色度学中，当两种颜色混合产生白色或灰色时，这两种颜色称为互补色。绿是品红的补色，蓝是黄的补色。在可见光谱段中颜色从紫端往红端过渡变化。一般来说，只要波长改变了0.001－0.002μm，人眼就能观察出差别，不同波长人眼的区别能力也不同，人眼能分辨一百多种不同颜色，彩色图像能表现更丰富的信息量。
2.颜色的性质
颜色描述对遥感图像很重要，颜色变换是遥感图像处理的重要方法。所有颜色都是对某段波长有选择地反射而对其它波长吸收的结果，颜色的性质由明度（Lightness, 强度, Intensity）、色调（Hue）、饱和度(Saturation) 来描述。
明度：是人眼对光源或物体明亮程度的感觉。与电磁波辐射的概念不同，明度受人的视觉感受性和经验影响。物体反射率越高，明度就越高，白比灰，黄比红明度高。 光源的亮度越大，明度越高；黑白图像用灰度、灰阶描述。
色调：色彩彼此间相互区分的特性。可见光波段的不同波长刺激人眼产生了不同色彩（红—紫）的感觉。从红到紫是可见光谱上存在的颜色，每种颜色对应一个波长值，是光谱色。有时刺激人眼的光波不是单一波长，而是一些波长的组合，也可构成一些颜色，但它们找不到对应的波长值，不叫光谱色。
饱和度：彩色纯洁的程度，即光谱中波长段是否窄，频率是否单一的表示。对于光源，发出的若是单色光就是最饱和的彩色，如激光。对于物体颜色，如果物体对光谱反射性有很高的选择性，只反射很窄的波段则饱和度高。如果光源或物体反射光在某种波长中混有许多其它波长的光或混有白光则饱和度变低。黑白色只用明度描述，不用色调、饱和度描述。
3.颜色立体
形象地描述颜色特性之间的关系，表现一种理想化的示意关系。中间垂直轴代表明度，从底端到顶端，由黑到灰再到白明度逐渐递增。中间水平面的圆周代表色调，顺时针方向由红、黄、绿、蓝到紫逐步过渡。圆周上的半径大小代表饱和度，半径最大时饱和度最大，沿半径向圆心移动时饱和度逐渐降低，到了中心便成了中灰色。 如果离开水平圆周向上下白或黑的方向移动也说明饱和度降低。这种理想化的模型可以直观表现颜色三个特性的关系，但与实际情况仍有不小差别。例如，黄色明度偏白，蓝色明度偏黑，它们的最大饱和度并不在中间圆面上。
孟赛尔(Munsell)颜色立体：用颜色立体模型表示颜色系统，使颜色的划分更为标准化。中央轴代表无彩色的明度等级，顶部白为10，底部黑为0，从0至10共分为10个明度级。 在颜色立体的水平剖面上是色调，沿顺时针方向分为红、红黄、黄、黄绿、绿、绿蓝、蓝、蓝紫、紫、紫红10种色调，每两种色调间各分5个等级。颜色离开中央轴的水平距离代表饱和度的变化。又称孟赛尔彩度，表示同样明度值时饱和度的情况。中性色(黑灰白)时为0,离开中轴越远数值越大。不同的明度、色调和饱和度构成了颜色的不同彩色。任何颜色在孟赛尔系统中都可以用三个坐标值：色调、明度和彩度(饱和度)表示，每一组坐标又可制成标准颜色样品以供有关参考对比。孟赛尔颜色立体比起理想的颜色立体更接近实际情况，虽然不是完善的，但对颜色性质的理解已更深入一步。
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1.颜色相加原理
三原色：若三种颜色，其中的任一种都不能由其余二种颜色混合相加产生，三种颜色按一定比例混合，可以形成各种色调的颜色，则称之为三原色。实验证明，红、绿、蓝三种颜色是最优的三原色。由三原色混合，可以产生其他颜色，称为加色法。当然，混合后的颜色只是一种视觉效果上的颜色，已完全失去了颜色的光谱意义。
互补色：若两种颜色混合产生白色或灰色，这两种颜色就称为互补色。如黄和蓝，红和青，绿和品红均为互补色。假如做一个圆盘，左边是黄色，右边是蓝色，让圆盘快速旋盘，使两种颜色混合，人眼就只能看出白色或灰色。
2.色度图
颜色相加的原理可以用色度图来表现，比加色法示意图更接近实际情况。因为每种波长的光都可以用红绿蓝三原色相加产生。对任何一种颜色的光，当匹配的各波长光谱能量相同（等能光谱）时，都可以推算出其所需要的红绿蓝三原色的数量值。所有光谱色混合时，即形成等能光谱中的白光，且白光时由相同数量的红绿蓝三原色组成。设光的总能量为1，则白光由三原色各1/3构成，即红=绿=蓝=1/3白，红+绿+蓝=白。根据上述原理，设计了色度图。
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3.减色法
减色法是从自然光（白光）中，减去一种或二种基色光而生成色彩的方法。一般适用于颜料配色、彩色印刷等色彩的产生。颜料本身的色彩是由于本身选择性地吸收了入射自然光中一定波长的光，反射出未被吸收的色光而呈现出本身的色彩。例如，黄色颜料是由于本身吸收了自然光中的蓝色光，反射出未被吸收的红光和绿光叠加混合的结果；品红颜料是由于吸收了自然光中的绿光，反射出红光和蓝光相加的结果；同样，青颜料是由于吸收了自然光中的红光成分，反射蓝光与绿光的结果。
减法三原色：指加法三原色的补色，即黄、品红和青色。用白光由红、绿、蓝三色组成这种理想模型来理解，可以认为黄色，是减去蓝色的的红绿组合；同样地，品红色是减去绿色的红蓝组合，青色是减去红色的蓝绿组合。这样，黄、品红、青便是减色法的三原色。 将彩色涂料的三色叠加时，由于光线依次通过减红、减绿、减蓝层就成黑色。只有当涂料浓度不够，减色不彻底时才会出现灰白色，但这仍是减色法而不是加色法。
减色法实验：物体透过光线时，在主要透过某种颜色的光的同时，也将该波段附近的光波透过一部分，只是透过率小一些，不可能在某一波段截然切断，是一个渐变过程，白光---蓝滤光片----黄滤光片----绿色。
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（1）利用加色法或减色法实现彩色合成
加色法彩色合成 根据加色法原理，制作成各种合成仪器，选用不同波段的正片或负片组合，进行彩色合成，是加色法合成的过程。根据仪器类别可以将图像处理方法分为 :合成仪法：是将不同波段的黑白透明片分别放入有红、绿、蓝滤光片的光学投影通道中精确配准和重叠，生成彩色影像的过程。采用的合成仪，一类是单纯光学合成系统，另一类是计算机控制式的屏幕合成系统，但原理相同。分层曝光法：指利用彩色胶片具有的三层乳剂，使每一层乳剂依次曝光的方法。采用的仪器为单通道投影仪或放大机。每次放入一个波段的透明片，依次使用红、绿、蓝滤光片，分三次或更多次对胶片或相纸曝光，使感红层、感绿层、感蓝层依次感光。最后冲洗成彩色片。这一技术的关键是保证多次曝光时，多张黑白透明片的影像位置完全重合。三个滤色片要使其在色度图上组成的颜色三角形越大，以便合成后的色调丰富。
减色法彩色合成 利用减色法原理使白光经过多种(层)乳剂或染料或滤色片透明片等而反射或透射出来的合成彩色是减色法彩色合成。根据不同的工艺和技术可以分为：染印法：是一种使用特别浮雕片、接收纸和冲显染印药制作影色合成影像的方法。浮雕片是一种特制的感光胶片，经曝光和暗室处理后能吸附酸性颜料。接收纸是一种不感光的特殊纸张，能吸收浮雕片上的酸性颜料。染印法合成是把三种浮雕片上的染料先后转印到不透明的接收纸上，或分别转印在三张透明胶片上重叠起来阅读。印刷法：是利用普通胶印设备，直接使用不同波段的遥感底片和黄、品红、青三种油墨，经分色、加网、制版，套印成影色合成图像。该方法工序简单，可大量生产。重氮法：是利用重氮盐的化学反应处理彩色单波段影像透明片的方法，各波段图像可重叠阅读。
（2）相关掩膜处理方法
指对于几何位置完全配准的原片，利用感光条件和摄影处理的差别制成不同密度，不同反差的正片或负片( 称为模片)，通过它们的各种不同叠加方案改变原有影像的显示效果，达到信息增强目的的方法。这种处理不可能增加原片所记录的信息，但可以将原先分辨不清或不够突出的目标突出出来，把不必要的信息变得不太清楚，以达到增强主题的目的。 具体方法有改变对比度、显示动态变化、比值影像法、边缘突出雕刻法、密度分层、专题抽取等。
（3）光学信息处理
利用光学信息处理系统，即一系列光学透镜按一定规律构成的系统，可以实现对输入数据并行的线性变换，适宜作二维影像处理，在遥感光学处理中主要研究相干光学的处理过程，较多地应用干涉和衍射知识。